低功耗、低成本無線心電圖監視儀設計技巧

　　傳統心電監護儀通常需要隨身攜帶記錄監視儀，放在靠近病人頸部或腕部的口袋里，而無線心電圖監視儀的噪聲和干擾大大降低，尺寸減小到甚至可以安裝在電極背面，能夠提供比傳統方案更精確的信號。這種電路價格便宜，且能夠提供診斷質量的1導聯心電圖跡線，驅動腿免除了對60Hz陷波濾波器的需求。所有的電路都能穿戴在衣服內，因此患者舒適度和隱私度大幅提高。病人的監測數據經過加密，每隔幾分鐘就自動上載至醫院、護理機構或養護機構中的現場采集分析系統。病人可以在預定的時間(每天或每周)到醫生辦公室或診所上載信息，而無需移除監視儀或重新放置電極。無線心電圖監視儀還可以安裝存儲卡，通過手機或局域網進行數據傳輸。除了性能、可靠性、低功耗以及成本等因素，無線心電圖監視儀設計必須支持專用的遙測頻段，以使監視儀的心電圖數據可以迅速、準確、安全的傳輸至數據采集器進行評估。

　　解決方案

　　在北美地區，無線醫療遙測服務(WMTS)頻段以及其它免授權的工業、科學和醫用(ISM)頻段提供專用的頻譜，以確保數據傳輸的無干擾、可靠連接。ADI公司的ADF7021高性能、窄帶ISM收發器IC支持WMTS頻段以及433MHz、868MHz與915MHz的ISM頻段。ADF7021具有同類最佳的接收機靈敏度，在1kbps時為-123dBm，內置T/R開關、VCO tank、RF/IF濾波器、全自動化的自動頻率控制(AFC)與自動增益控制(AGC)電路。為了延長電池壽命，ADF7021可以設置在功耗極低的休眠模式，使電流消耗下降至不足0.1μA。

　　ADF7021與低功耗微控制器一起使用時，平均待機電流不足2μA。WMTS優化的無線電電臺參考設計(EVAL-ADF7021DBZ6)包括原理圖與布局，可供用戶作為無線心電圖監視儀設計的參考。

　　AD623是一款集成單電源儀表放大器，提供軌對軌輸出擺幅和低功耗(3V電壓功耗為1.5mW)。其中心節點用于訪問殘留共模信號。AD8500低功耗、高精密CMOS運算放大器的最大電源電流是1μA，最大偏置電壓1mV，典型輸入偏移電流1pA，提供軌對軌輸入和輸出，采用1.8V～5.5V單電源或±0.9V～±2.75V雙電源供電。AD8641低功耗、軌對軌輸出結型場效應晶體管(JFET)放大器具有高輸入阻抗、高精密性能以及低成本，輸入阻抗大于681kΩ。AD7466是一款12-bit ADC，采用小型封裝，且功耗極低，3.6V/50 kSPS時，功耗為480μW。它采用6引腳SOT-23封裝。對于要求更寬動態范圍和更高信噪比的設計來說，AD7685 PulSAR ADC可以提供16-bit分辨率，在2.5V/100 kSPS時，功耗為1.35mW，它采用3mm × 3mm QFN(LFCSP)封裝。這些方案(參見下圖)需要低功耗的微控制器。另一種實現此信號鏈的方案是采用ADuC7022取代ADC和MCU。ADuC7022內置16-bit/32-bit MCU，它在單芯片上集成了一個性能高達1MSPS的ADC。ADC提供必要的動態范圍，以滿足醫用標準，檢測微弱的心電圖波形變化。ARM7架構包括32-bit寄存器，使它能夠對心電圖信號進行實時FIR濾波。